Güç Kaynağı Tasarımı - Çok Voltaj Regülatörleri

Ben küçük projeler, breadboards, arduino, vb güç için bir tezgah üstü DC güç kaynağı tasarlamaya çalışıyorum. Bu ondan ne istediğimin bir listesi:

• 24V, 12V, 9V, 5V ve 3.3V için sabit voltaj rayları
• Düzenleme: Mevcut gereksinimler: 1A iyi olacak, 2A Ben mutlu olacağım ve tam 3A yakın bir yerde kullandığım dizüstü güç tuğla teklif (aşağıya bakınız) harika olacak.
• ~ 0V ila ~ 24V arasında değişken voltaj rayı
• Değişken ray üzerinde darbe genişlik modülasyonu
• Değişken raydaki voltmetre paneli
• Güç açık gösterge LED'i
• USB cihazlarını şarj etmek için USB bağlantı noktaları
• (PWM'den güç endüktif yüklerine, ayarlanabilir PWM frekans aralıklarına vb. Geçici voltaj yükselmeleri ile başa çıkmak için seçilebilir yöntemler gibi bu soru ile ilgili olmayan diğer şeyler

3A çıkış yapabilen 240V AC - 24V DC dizüstü güç tuğla kullanacağım.

İstenen voltajları üretmek için, her bir ray için her biri güç tuğlasından 24v giriş alan doğrusal bir voltaj regülatörü kullanmayı düşünüyorum. Amaçladığım kurulumun bir özeti aşağıda gösterilmektedir.

Kullanacağım PWM devresine 12V raydan güç verilecek. USB bağlantı noktaları 5V raydan çıkar. Güç açık gösterge LED'i (gösterilmiyor) büyük olasılıkla 3.3V raydan çıkacaktır.

Sorularım:

1. Gerilim regülatörlerinin paralel olması gerektiğini varsayıyorum, her biri tam 24V girişi alıyor, ancak bazıları için giriş ve çıkış arasında büyük bir fark olsa da (örneğin 24V ila 3.3V). Onları seriye koymayı düşündüm, böylece ilk regülatörün 12V çıkışı 5V regülatörü besleyecek 9V regülatörü besleyecek ve böylece, ancak yukarıdaki şemamdaki her regülatör bloğunun devresi bir miktar akımı böler ve beni terk eder düşük voltaj rayları için azami 3A giriş ile. Bu doğru mu? Ayrıca, gösterildiği gibi paralel düzenleme için gerekli voltajdaki daha büyük düşüşlerin serilerden daha fazla ısı üreteceğini varsayıyorum, ancak her regülatör güzel bir yağ soğutucuya sahip olacak ve her şey en az bir fan veya havalandırma için iki ve bol delik.
2. Değişken voltaj rayı, bir potansiyometre ile bir değişken voltaj regülatörüne (LM350) kontrol edilecektir. Sabit voltaj raylarım için farklı sabit voltaj regülatörleri mi kullanmalıyım, yoksa her biri için LM350 mi kullanmalı ve çıkışlarını sabit dirençler veya trim tencere ile mi ayarlamalıyım?
3. Dizüstü bilgisayar güç tuğlası zaten 24v çıkışları kullandığım için, bunu doğrudan 24V rayım için bir çıkış terminaline bağlamalı mıyım yoksa bir voltaj regülatörü de koymalı mıyım? İdeal olarak, 24v ila 24v'yi düzenleyen bir nokta yoktur, ancak voltajın bir dizüstü güç tuğladan ne kadar güvenilir olduğundan emin değilim. Tam olarak ne koyduğunuzdan bir regülatörden çıkabileceğinizden emin değilim - yol boyunca bir miktar voltaj düşmeli. Gerekirse, sabit bir 24v çıkış sağlamanın başka bir yolu var mı?
4. Bir süre önce birisinin bir psuya bir voltmetre bağladığı bir öğretici gördüm, ancak doğrudan PSU'nun iç kısmından güç çekmek yerine voltmetreyi çalıştırmak için bir 9v pil ve bir röle kullanarak belirtilen talimatlar. Bunu yapmalı mıyım? Okuduğum öğreticide herhangi bir neden yoktu. Yukarıda belirtildiği gibi, 12V raydan güç çekecektim.
5. Bir güç kaynağının tasarımı için gerekli kabul edilebilecek eksik bir şey var mı? Herhangi bir güvenlik özelliği var mı? LM350, 3A için derecelendirilmiş gibi görünüyor ve dahili aşırı akım korumasına sahip. Ayrıca her raya sigorta ekleyeceğim. Herhangi bir harici yük içinde kısa devre olması durumunda bu yeterli olur mu (örn. Kötü kablolu breadboard, vb.)

Switcher'ların verimlilik açısından daha iyi bir seçim olduğu konusunda başkalarına katılıyorum, ancak deneyimsizseniz başa çıkmak biraz karmaşık olabilir ve hemen belirgin olmayan çok sayıda garip efekt olabilir (ön batarma, vuruş frekansları) vb.) hayatı zorlaştırabilir. Güç dağıtımınızı anladığınızı ve her bir rayın ne kadar akım sağlayabileceğini varsayarak, eğer doğrusallar sizin için çalışacaksa, bunlara sadık kalın (en azından ilk geçiş için).

Ayarlanabilir rayınızda değişken genlikli kare dalga çıkışı elde etmeye çalışıyorsanız, doğrama, diğer raylarda görünebilecek ana 24V rayına gürültü getirebilir. Yüksek frekanslı izolasyon sağlamak için ana 24V ray ve regülatör girişi arasında bir LC filtresine sahip olmak isteyebilirsiniz ve muhtemelen ayarlanabilir regülatör çıkışında (toplu elektrolitik ve düşük empedanslı seramik) ekstra kapasitansa ihtiyacınız olacaktır. kare dalga kenarları keskin olmak.

1, 5) Programınızda bazı tehlikeler var.

Doğrusal regülatörlerde güç kaybı

$(V_{out} - V_{in}) \cdot I_{out}$

bu özellikle düşük çıkış rayları için önemlidir. 78xx tipi regülatörler 125 ° C civarında yerleşik termal korumaya ve (soğutucu olmadan) 65 ° C / W bir kavşak-hava termal direncine sahiptir. Termal yönetiminiz zorlayıcı olacaktır.

Başka bir potansiyel sorun - düşük voltaj regülatörlerinizden herhangi birinde seri geçiş elemanı arızalanırsa veya baypas edilirse (kısa devre yapılırsa), çıkışa tam 24V girişi sunacaksınız. Bu düşük voltaj mantığına felaket olabilir. DC / DC tuğlayı akım sınırına sokmak ve 24V rayını daraltmak için yeterli akım batabilen SCR kaza çubuklarıyla düşük voltajlı raylarınızı korumalısınız (büyük soğutuculara da ihtiyaç duyacaklardır). 24V tuğlası, bir sigortayı atmak için gereken üretecek kadar sert olmadığından, sigortaların iyi bir koruma sağlaması olası değildir .$I^2 \cdot t$

2) Teknenizde yüzen ne varsa.

4) Metre büyük yükler değildir. Sadece raylarınızdan birini kullanın.

3) Doğru - tüm regülatörlerin tavan boşluğu gereksinimleri vardır. Maksimum 24V çıkış istiyorsanız, doğrudan bir bağlantıya ihtiyacınız olacak ve tuğla size sağlayacak olan iç korumalara güvenmek zorunda kalacaksınız.

Akım çıkış gereksinimlerinden bahsetmediniz, ancak sahip olacağınız en büyük sorun güç dağıtımıdır ve 12V, 9V, 5V ve 3V3 için anahtarlama regülatörleri kullanmayı ve gerekirse 13V, 10V üretmek için bunları kullanmanızı tavsiye ederim. 6V vb. Düşük voltajlı (LDO) lineer regülatörlere sahiptir.

Faydaları, tasarımda önemli ölçüde daha düşük ısı dağılımı ve özellikle 3V3 ve 5V'de daha yüksek akım çıkışlarıdır.

1) Regülatörler seri veya paralel olabilir, ancak seri olarak doğrusal regüller kullanılıyorsa ısının çoğunu üreten 12V regülatörü olacaktır. Eğer daha iyi bir 12V anahtarlayıcı bulursanız ve diğer düşük voltaj anahtarlayıcılarını / LDO'ları çıkışından çıkarırsanız, anahtarlayıcılar daha sonra 24V + 'da bir girişle çalışabilmelerini sağlarsa, muhtemelen paralel daha iyidir, ancak bu da işe yarayacaktır.

2) Anahtarlayıcılar ve doğrusal LDO kullanırım (isteğe bağlı)

3) doğrudan tel

4) Bu noktayı anlamıyorum ama çıkışa bir metre asmayı sorun olarak görmüyorum.

5) Gerekirse regülatörlerin önüne sigorta ekleyin, ancak çoğu regülatörün cihaza bağlı değilse kolayca aşırı akım korumasına sahip olması muhtemeldir. USB'yi kendi 5V reg devresinden çalıştırmak cazip gelebilir. Ayrıca bir -9V (veya -12V veya -5V) ray sağlamaya cazip gelebilirim.

EDIT - Muhtemelen her çıkışa bir LED koyardım